Volkswagen heeft een tipje van de sluier opgelicht van wat wel eens de volgende grote sprong in batterijtechnologie zou kunnen zijn: op de IAA Mobiliteit in München werd een Ducati motorfiets onthuld die aangedreven wordt door solid-state cellen. De demonstratie, met een aangepaste MotoE-racer, was de eerste keer dat QuantumScape's lithium-metaalbatterijen werkend werden getoond in een echt voertuig.
De cellen, met de merknaam QSE-5, zijn ontwikkeld door QuantumScape met steun van Volkswagen en geproduceerd met behulp van het eigen Cobra-proces. Het pack werd door Audi-specialisten - het merk dat ook Ducati beheert - in een op maat gemaakt systeem ingebouwd. Het leverde een energiedichtheid van 844 Wh/L en kon in iets meer dan 12 minuten worden opgeladen van 10% tot 80%. Het getoonde model is een testbank, geen voorproefje van een productiemotor.
Barsten onder stress?
Executives legden uit dat de duurzaamheid van het systeem net zo belangrijk was: in de V21L maakt de accu deel uit van het chassis en wordt hij blootgesteld aan zware krachten. Als de brosse keramische elektrolyten een dergelijke behandeling overleven, kan dit helpen bij het oplossen van een van de belangrijkste obstakels van solid-state: barsten onder stress.
“Vandaag hebben we de drempel van mogelijkheid naar realiteit overschreden”, zei Siva Sivaram, directeur van QuantumScape, die de showcase verwelkomde als bewijs dat de technologie dichter bij commercialisatie komt.
Frank Blome, hoofd van Volkswagen's batterijbedrijf PowerCo, noemde de demonstratie “historisch” en voorspelde dat solid-state batterijen “de mogelijkheden voor high-performance voertuigen opnieuw zouden definiëren”.
Tegen 2030
Volkswagen test QuantumScape-cellen al jaren en heeft nu een niet-exclusieve licentie om ze te produceren. De Duitse groep is van plan om de technologie te integreren in zijn Unified Cell architectuur, een prismatisch formaat dat ontworpen is als basis voor 80% van zijn toekomstige elektrische modellen. Hierdoor kunnen solid-state packs in bestaande platforms worden geplaatst met minimale re-engineering. Het doel is om tegen 2030 gebruiksklare cellen te hebben.
Maar Volkswagen zal waarschijnlijk niet de eerste op de markt zijn. Verschillende Chinese autofabrikanten zijn al bezig met semi-massieve batterijen (een tussenstap naar echte massieve batterijen), waarbij gebruik wordt gemaakt van een gelachtige elektrolyt.
Nio biedt een 150 kWh semi-solid pack in zijn ET7 sedan, verkrijgbaar via een batterij-swap programma, terwijl SAIC's luxemerk IM Motors de L6 verkoopt met een 133 kWh systeem dat meer dan 1000 km kan rijden met één lading. MG, ook eigendom van SAIC, bereidt de lancering voor van de MG4 als de eerste betaalbare EV voor de massamarkt met semi-vaste technologie.
Westerse rivalen zijn ook in beweging. Stellantis begint volgend jaar met het testen van halfvaste packs van de Amerikaanse start-up Factorial Energy in prototypes van de Dodge Charger. Mercedes-Benz heeft een EQS-demonstratiemodel met Factorial-cellen getoond, die een 25% grotere actieradius beloven dan het huidige model.
Voor altijd een niche?
De vooruitgang op het gebied van volledig solid-state batterijen blijft traag, maar de Japanse autofabrikanten zijn hard op weg. Toyota heeft 2027-28 geoormerkt voor de eerste commerciële toepassingen, waarschijnlijk in hybride auto's, met claims voor pakketten die meer dan 1000 km kunnen rijden en oplaadtijden van minder dan 10 minuten.
Honda werkt onafhankelijk aan zijn eigen chemie en zegt dat deze de afmetingen en het gewicht van de huidige batterijen kan halveren en de kosten met een kwart kan terugdringen.
Een van de hoofdontwikkelaars bij Honda, Tatsuo Ogawa, koelde de hype echter af door te beweren dat solid-state nog lange tijd een niche zal blijven. De hogere kosten zullen moeilijk te compenseren zijn door ontwikkelingen op het gebied van lithium-ion onderzoek, aldus de ingenieur.
Nissan, dat elektrolyten op basis van zwavel ontwikkelt om kobalt te elimineren, mikt op hetzelfde tijdsbestek. BMW is begonnen met het testen van een i7-prototype met cellen van Solid Power, terwijl Hyundai-Kia een meer voorzichtige houding aanneemt en zegt dat het de technologie pas in het volgende decennium verwacht aan te bieden.
BYD, de grootste EV-fabrikant van China en een volwaardige batterijontwikkelaar, heeft demonstraties in 2027 beloofd, maar voorziet geen massaproductie vóór 2030.
Innovatieve huisvesting
Rimac Group, het Kroatische bedrijf dat vooral bekend staat om zijn elektrische hypercars en eigenaar is van Bugatti, doet ook mee aan de race. Op IAA Mobility presenteerde het een solid-state systeem van de volgende generatie, ontwikkeld in samenwerking met ProLogium uit Taiwan en Mitsubishi Chemical Group.
Door ProLogium's cellen te combineren met Mitsubishi's materiaaldeskundigheid en een innovatieve behuizing ontworpen door Rimac, wordt het pakket aangeprezen als lichter, veiliger en energiedichter dan de huidige lithium-ion-eenheden.
Technische details blijven geheim, maar Rimac positioneert het platform ook als een potentiële doorbraak. Let wel, het merk is voornamelijk actief in de verkoop van niche sportwagens.
De heilige graal
Toch weerspiegelt de haast het geloof van de industrie dat solid-state batterijen de “heilige graal” van energieopslag zijn. Door vloeibare elektrolyten te vervangen door vaste materialen beloven ze een hogere energiedichtheid, sneller opladen en meer veiligheid, allemaal met een kleiner oppervlak.
De uitdaging is altijd duurzaamheid en kosten op schaal geweest. BloombergNEF voorspelt dat solid-state batterijen tegen 2035 goed zullen zijn voor slechts 10% van de wereldwijde vraag naar EV's en opslag. Maar met fabrikanten die onder druk staan om het bereik te vergroten, het gewicht te verminderen en de oplaadtijd te verkorten, is de stimulans om de code te kraken nog lang niet afgenomen.
“De EV-revolutie is de grootste transformatie die de auto-industrie ooit heeft meegemaakt,” vertelde Blome het publiek in München. “De demonstratie van vandaag is nog maar het begin.”
